7050Al/Gr复合材料力学性能及阻尼行为研究

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本文采用包套挤压的方法制备了7050Al/Gr复合材料,利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜及多功能内耗仪等多种分析检测手段,研究了石墨(Gr)含量和热处理制度对7050Al/Gr复合材料组织、时效析出、力学性能和内耗性能的影响,并对7050Al/Gr复合材料的阻尼机理进行了探讨,得出以下结论:   (1)包套挤压法能制备得到石墨颗粒分布均匀,致密度98%以上的7050Al/Gr复合材料。随着Gr含量的增加,7050Al/Gr复合材料的孔隙率增加,抗拉强度、延伸率、弹性模量下降,阻尼性能提高。   (2)7050Al/Gr复合材料和7050Al合金时效时具有相似硬度变化曲线;石墨颗粒加入后,复合材料的硬度降低,峰时效时间提前。100℃峰时效时间为28h比基体合金提前至少7h,峰值硬度156;120℃峰时效时间为20h比基体合金提前4h,硬度为160;140℃峰时效时间为12h比基体合金提前2h,峰值硬度为152。   (3)Gr颗粒的加入在复合材料中引入大量的位错,使η′相的析出激活能从93.42KJ/mol降低到86.02KJ/mol,促进η′相的加速析出。   (4)150℃以下7050Al/Gr复合材料阻尼随温度的升高缓慢增加,150℃~250℃之间阻尼随温度的升高而迅速增加。7050Al/4Gr复合材料经不同淬火速率淬火后阻尼性能在室温~150℃时相差不大,150℃以上阻尼性能的大小为:液氮淬火>水淬>空冷>炉冷,淬火速率越大,阻尼性能越好。   (5)室温下,7050Al/4Gr复合材料在0.1Hz~1Hz范围内阻尼基本不随频率变化,1Hz~10Hz范围内阻尼随频率的升高急剧上升。在所测试的振幅范围10×10-6~70×10-6内,阻尼随应变增幅没有明显变化。   (6)在室温~150℃温度范围内,位错内耗是使7050Al/Gr复合材料获得高阻尼性能的主要机制。随着温度的升高(150℃~250℃),石墨颗粒与基体的界面滑移及位错脱钉成为高温下7050Al/Gr复合材料高阻尼性能的主要来源。
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